Компактный генератор звуковой частоты

Рейтинг:  5 / 5

Подробности

Категория: Генераторы НЧ

Опубликовано: 17.03.2017 15:22

Просмотров: 6749

Андрей Бутов, с. Курба, Ярославской обл.
Для конструирования и ремонта различной звуковоспроизводящей аппаратуры в числе различных измерительных и вспомогательных приборов желательно иметь генератор сигналов звуковых частот. Нередко такие генераторы, как промышленного изготовления (например, ГЗ-35, ГЗ-102), так и радиолюбительские, имеют большие габариты и вес, что в некоторых случаях создает неудобства, например, если генератор нужно перенести в другой кабинет или найти ему место на небольшом монтажном столе, школьной парте.

 
На рис. 1 показана принципиальная схема простого трехдиапазонного генератора синусоидальных сигналов. Этот генератор построен на базе конструкции [1].
Основные параметры:
1. Диапазон частот синусоидального сигнала, генерируемых устройством, от 10 Гц до 50000 Гц.
2.  Максимальная амплитуда выходного синусоидального сигнала 6,5 В.
3.  Напряжение питания 14...24 В постоянного тока.
4.  Потребляемый ток не превышает 45 мА при напряжении питания 20 В.
5.   Коэффициент нелинейных искажений, не более 0,2%.Генератор был изготовлен с применением широко распространенной элементной базы, что облегчает его повторение радиолюбителями «из глубинки». Этот генератор может найти применение как вспомогательный прибор для «полевых» условий, домашней, школьной лаборатории, как законченный функциональный модуль для расширения функциональных возможностей других приборов, например, его можно встроить в частотомер, лабораторный блок питания.
На цифровой интегральной микросхеме DA1 собран узел генератора. Весь диапазон частот поделен на три поддиапазона: 10...500 Гц, 100...5000 Гц, 1000...50000 Гц. Из вышесказанного понятно, что частоты диапазонов перекрываются. Так сделано для того, чтобы уменьшить количество переключений поддиапазонов при эксплуатации прибора, что делает его использование более удобным при наладке звуковоспроизводящей аппаратуры. Задающий генератор реализован на логическом элементе DD1.1 и компараторе с гистерезисом DD1.2, DD1.3. На выходе DD1.1, вывод 3, присутствуют симметричные импульсы треугольной формы амплитудой около 6 В. На выходе DD1.3, вывод 10, присутствуют прямоугольные импульсы скважностью равной 2 и амплитудой 12 В. Преобразователь сигналов треугольной формы в синусоидальную выполнен на кремниевых диодах VD1-VD6, резисторах R2-R4 и конденсаторах С10, С11. Преобразователь работает по принципу кусочно-квадратичной аппроксимации синусоидального сигнала и представляет собой нелинейный шунт [2-5]. Конденсаторы С10, С11 устраняют постоянную составляющую в цепях диодного преобразователя. Генератор входит в рабочий режим примерно через 30 с после подачи напряжения питания.
При эксплуатации генератора, собранного по схеме [1 ], оказалось, что амплитуды синусоидального сигнала размахом около 3...4 В часто недостаточно для настройки звукоусилительной аппаратуры. Поэтому предлагаемый генератор оснащен усилителем напряжения на интегральном быстродействующем операционном усилителе DA1 типа КР574УД1Б с полевыми транзисторами на входах. Его коэффициент усиления по напряжению зависит от соотношения сопротивлений резисторов R23/R22. Конденсатор С15 - частотная коррекция. Благодаря наличию узла на операционном усилителе также снижается выходное сопротивление генератора. Диоды VD9, VD10 защищают DA1 от повреждения при подключении выхода генератора к источнику напряжения. Амплитуда выходного сигнала не зависит от частоты генератора.
Узлы на микросхемах DD1 и DA1 питаются однополярным стабильным напряжением +12 В от линейного стабилизатора напряжения, собранного на интегральной микросхеме DA2. Диод VD11
защищает устройство от переполюсовки напряжения питания. Светодиод HL1 светит при наличии напряжения питания. Элементы L1, С16, С17 -фильтр питания DA1.
Конструкция и детали
Устройство было смонтировано на монтажной плате размерами 95x55 мм. Вид на монтаж показан на рис.2.
 
 В качестве корпуса применена пластмассовая мыльница размерами 110x68x38 мм (рис.3).
 
 Монтажная плата закреплена в корпусе с помощью термоклея и полимерного клея «Квинтол». Перед нанесением клея глянцевый корпус в нужных местах обрабатывают крупнозернистой наждачной бумагой. Постоянные резисторы можно использовать типов С1-4, С1-14, С2-23, РПМ, МЛТ. Переменные резисторы - СПЗ-4бМ. Металлические корпусы переменных резисторов соединяют с общим проводом. Подстроечные резисторы -импортные малогабаритные или отечественные РП1-63М.
Оксидные конденсаторы - импортные аналоги К50-35, К50-68, К53-19. Конденсатор СЮ должен иметь как можно меньшую утечку, поэтому на его место установлен импортный оксидный конденсатор на относительно высокое рабочее напряжение. Конденсаторы С1-С5 малогабаритные пленочные импортные или отечественные К73-9, К73-17, К31 -11. Остальные неполярные - керамические К10-17, К10-50. Конденсатор С16 припаивают непосредственно к выводам питания DA1, конденсатор С19 - непосредственно к выводам питания DD1. При необходимости количество керамических блокировочных конденсаторов может быть увеличено. Для удобства компоновки некоторые резисторы и конденсаторы можно применить в SMD-исполнении для поверхностного монтажа.
Диоды 1SS176S можно заменить 1N4148, 1N914, любыми из серий КД521, КД522. В качестве диодов VD1-VD6 предпочтительнее использовать импортные диоды одного типа, имеющие меньший разброс параметров. Вместо диода 1N4001 можно установить любой из 1N4001-1N4007, UF4001-UF4007, КД243, КД247, КД226. Если переполюсовка напряжения питания исключена, то этот диод можно не устанавливать.
Вместо микросхемы К561ЛА7 можно применить КР1561ЛА7, К561ЛЕ5, КР1561ЛЕ5, CD4011B, CD4001B. Микросхему КР574УД1Б можно заменить любой из серии КР574УД1. Подойдут и микросхемы серии К574УД1, но они выпускаются в круглом металлостеклянном корпусе и имеют иную цоколевку [6]. Интегральный стабилизатор напряжения КР142ЕН8Б можно заменить любым импортным из серий 7812, 78М12, например, LM7812. Дополнительный теплоотвод для стабилизатора напряжения DA2 не требуется. Светодиод - любой общего применения непрерывного свечения, например, из серий КИПД21.КИПД40.
Дроссель L1 - малогабаритный промышленного изготовления индуктивностью 100...3000 мкГн и сопротивлением обмотки не более 5 Ом.
Переключатель SB1 любого типа малогабаритный натри положения. Переходное сопротивление замкнутых контактов переключателя не должно превышать 1 Ом. Металлический корпус переключателя соединен с общим проводом.
Настройка
Для настройки безошибочно собранного генератора понадобятся осциллограф и частотомер. С
помощью подстроечного резистора R19 выставляют симметрию треугольного сигнала на конденсаторе С6. Подстроечным резистором R1 устанавливают размах амплитуды синусоидального сигнала около З...3,5 В на резисторе R11. Подстроечными резисторами R8, R16 устанавливают минимальный уровень нелинейных искажений выходного синусоидального сигнала. Подбором конденсаторов С2, СЗ, С5 добиваются идентичности границ частотных поддиапазонов, что позволит обойтись одной шкалой для регулятора частоты R5.
Если вам нужно от этого генератора также получить сигналы прямоугольной и треугольной формы, то можно установить трехпозиционный переключатель режимов, общий контакт которого подсоединен к левому по схеме выводу переменного резистора R11. Сигнал треугольной формы снимают с конденсатора С6, прямоугольной - с вывода 10 DD1.
Примечание от редакции: на рис. 1 диод VD11 следует поставить не параллельно источнику питания, а последовательно, иначе при случайной переполюсовке проводов диод может сгореть.
PA №1, 2011
Литература
1. Ладыка А. Несложный функциональный генератор // Радио. - 1992. - №6. - С.44.
2.  Шейнгольд Д. Справочник по нелинейным схемам. - М.: Мир, 1977. - С.51.
3.  Ноткин Л. Функциональные генераторы и их применение. - М.: Радио и связь, 1983.
4.  Маслов А., Сахаров О. Синтез диодных функциональных преобразователей. - М.: Энергия, 1976.
5. Титце У, Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. - М.: Мир, 1982. - С.152.